基于高通量表型分析的黑姜（Kaempferia parviflora）在不同灌溉制度下的形态-生理-生化响应评估

《Journal of Crop Science and Biotechnology》：High-throughput phenotyping-based evaluation of morpho-physio-biochemical responses of black ginger (Kaempferia parviflora) under different irrigation regimes

黑胡椒（Kaempferia parviflora）在五种灌溉制度下的生长特性、块根产量及生理指标研究表明，75%田间持水量（I75）时水分生产率达1.43 kg·m?3，光合参数最优，但严重缺水（I25）导致产量和光合能力显著下降。研究受限于温室盆栽条件，需进一步实地验证。

　　

摘要

黑姜（Kaempferia parviflora Wall. ex Baker）是姜科（Zingiberaceae）中一种重要的药用植物。然而，关于这种作物水分管理的研究较为有限。本研究的目的是利用高通量表型分析平台中的红-绿-蓝（RGB）植物形态测量技术，评估黑姜在不同灌溉制度下的生长特性、根茎产量、水分生产率以及生理生化特征。实验采用了五种基于不同田间持水量（Field Capacity, FC）水平的灌溉处理：125% FC（I₁₂₅）、100% FC（I₁₀₀）、75% FC（I₇₅）、50% FC（I₅₀）和25% FC（I₂₅）。研究表明，在I₅₀和I₂₅条件下进行限制灌溉会导致生长缓慢和生长受阻。收获时，I₁₀₀处理下的根茎干重最高，而I₅₀和I₂₅处理下的根茎干重分别比I₁₀₀处理下降了54%和92%。在I₇₅处理下，水分生产率最高（达到1.43 kg m^?3）。此外，I₅₀和I₂₅处理下根茎中的黄酮类化合物产量也低于I₁₀₀处理。I₇₅处理下的叶片绿色度和光系统II的光子产量最高，分别为35.78 SPAD单位和0.81。相反，在I₂₅处理下，叶片绿色度、光系统II的光子产量、净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率等光合能力显著降低，导致叶片温度升高和作物水分胁迫指数上升。总体而言，研究结果表明I₇₅是黑姜的最佳灌溉制度，可推荐用于其田间生产。不过，本研究受限于使用改良培养基的盆栽实验以及在环境可控的温室中进行的研究。目前的结果，尤其是关于黑姜水分需求的数据，需要在不同气候条件的田间环境中进一步验证。

图形摘要

黑姜（Kaempferia parviflora Wall. ex Baker）是姜科（Zingiberaceae）中一种重要的药用植物。然而，关于这种作物水分管理的研究较为有限。本研究的目的是利用高通量表型分析平台中的红-绿-蓝（RGB）植物形态测量技术，评估黑姜在不同灌溉制度下的生长特性、根茎产量、水分生产率以及生理生化特征。实验采用了五种基于不同田间持水量（Field Capacity, FC）水平的灌溉处理：125% FC（I₁₂₅）、100% FC（I₁₀₀）、75% FC（I₇₅）、50% FC（I₅₀）和25% FC（I₂₅）。研究表明，在I₅₀和I₂₅条件下进行限制灌溉会导致生长缓慢和生长受阻。收获时，I₁₀₀处理下的根茎干重最高，而I₅₀和I₂₅处理下的根茎干重分别比I₁₀₀处理下降了54%和92%。在I₇₅处理下，水分生产率最高（达到1.43 kg m^?3）。此外，I₅₀和I₂₅处理下根茎中的黄酮类化合物产量也低于I₁₀₀处理。I₇₅处理下的叶片绿色度和光系统II的光子产量最高，分别为35.78 SPAD单位和0.81。相反，在I₂₅处理下，叶片绿色度、光系统II的光子产量、净光合速率、气孔导度以及蒸腾速率等光合能力显著降低，导致叶片温度升高和作物水分胁迫指数上升。总体而言，研究结果表明I₇₅是黑姜的最佳灌溉制度，可推荐用于其田间生产。不过，本研究受限于使用改良培养基的盆栽实验以及在环境可控的温室中进行的研究。目前的结果，尤其是关于黑姜水分需求的数据，需要在不同气候条件的田间环境中进一步验证。

图形摘要